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SE MAN - 02102_A_F - Rv. 1 03/03/2005
I - DANGERS - RISQUES PROFESSIONNELS ........................................................................... 1
1 - Dangers......................................................................................................................................... 12 - Risques professionnels ................................................................................................................. 1
II - DMARCHE DE DVELOPPEMENT DURABLE - APPROCHE SHE ..................................... 2
III - FONCTIONS HABITUELLES D'UN SERVICE SHE ................................................................. 3
1 - Rle ............................................................................................................................................... 32 - Objectifs ........................................................................................................................................ 33 - Missions ........................................................................................................................................ 54 - Exemples d'actions d'un service SHE........................................................................................... 65 - Organisation hirarchique ............................................................................................................. 7
IV - RLE DE L'INGNIEUR PRVENTION SHE .......................................................................... 8
1 - Poste ............................................................................................................................................. 82 - Responsabilits ............................................................................................................................. 83 - Profil et qualits requises .............................................................................................................. 8
AA 11APPROCHE SHE - RLE DE L'INGNIEUR SCURIT PRVENTION
Importance et Rle de l'Ingnieur Scurit-Prvention
2005 ENSPM Formation Industrie - IFP Training
Ingnieurs enScurit Industrielle
Ce document comporte 9 pages
02102_A_F
1
I - DANGERS - RISQUES PROFESSIONNELS
1 - DANGERS
Toute activit humaine sexerce au milieu de dangers permanents.
DANGERS PERMANENTS = SOURCE/SITUATION pouvant nuire :
- par blessure ou atteinte la sant- par dommage la proprit, lenvironnement du lieu de travail- ou une combinaison de ces lments
PRODUITS
InflammablesIncompatiblesAsphyxiantsNocifs, toxiquesCorrosifs
Continus, DiscontinusPression, VideTempratureMachineslectricitDmarrage/ArrtTravaux
AMBIANCE DE TRAVAIL
Bruit - AgitationPoussireChaleur/Froid/IntempriesRayonnementConception/AgencementEncombrementIsolement
"HUMAINS"
Atouts/FaiblessesCharges physique,mentale, psychologiqueContexte conomiqueRapports humains
D SE
C 12
38 F
PROCDS/MATRIELS
2 - RISQUES PROFESSIONNELS
RISQUES
DANGER EXPOSITION
CONSQUENCE (gravit)D'UN VNEMENT DANGEREUX PROBABILIT
x
x
ou
D SE
C 21
82 A
Voir document A1 Application B.
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2005 ENSPM Formation Industrie - IFP Training
02102_A_F
2
II - DMARCHE DE DVELOPPEMENT DURABLE - APPROCHE SHE
UNE ACTIVIT
EFFICACE conomiquement :
produire pas de perte humaine ou matrielle pas de mouvement social
QUITABLE socialement
salaires conditions de travail
RESPONSABLE cologiquement
dans lentreprise de lensemble du personnel lextrieur
DES OBJECTIFS
PROTECTION DES HOMMES ET DES POPULATIONS :Matrise de la sant des hommes leur poste de travail, des impacts sant sur levoisinage
PROTECTION DES BIENS / EFFICACIT CONOMIQUE :Rentabilit, rputation, image de marque, sret
RESPECT DES TIERS ET DE NOTRE ENVIRONNEMENT :
rejets chroniques et accidentels / dchets
produits achets / vendus (cycle complet de la vie du produit)
RESPECT DES LOIS ET RGLEMENTS IMPOSS PAR LES POUVOIRS PUBLICSScurit / Hygine-Sant / Protection de l'environnement rsultent de la bonnearticulation des lments de prvention (rglements, actions mises en uvre) :
modalit d'application et de contrle
recherche permanente base sur la connaissance des textes et sur l'exprience
formation des hommes
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2005 ENSPM Formation Industrie - IFP Training
02102_A_F
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III - FONCTIONS HABITUELLES D'UN SERVICE SHE
1 - RLE
PROTGER L'HOMME ET SON ENVIRONNEMENT CONTRE L'HOMME
flflflflPAR :
la prvention, l'limination, la rduction des risques
2 - OBJECTIFS
1-PLANIFIER
3-CONTRLER
2-DROULER, FAIRE4-AGIR, CORRIGER SERVICESHE
D ME
Q 17
36 A
Objectifs d'un service SHE
PLANIFIER
PARTICIPER la dfinition de la politique SHE du site en termes d'objectifs et demoyens
DROULER / FAIRE
RDIGER et MAINTENIR jour les consignes SHE / plans spcifiques
CONNATRE / CENTRALISER et DIFFUSER toute la documentation utile(recommandations, obligations rglementaires, )
ASSURER la formation du personnel en matire de prvention HSE
DIRIGER les actions de communication SHE
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02102_A_F
4
PARTICIPER aux Runions des Comits SHE / Plans de prvention
VISER / CONTRLER les autorisations de travail, permis de feu, de fouilles, depntrer, d'utilisation de source radioactive,
VEILLER ce que les vrifications soient effectues dans les dlais et lesenregistrements tenus jour (essais des alarmes, vacuation, installations de dtection,installations fixes, matriel incendie, )
DONNER l'avis SHE / CONSEILLER sur les projets / modifications
COOPRER avec le Service Mdical.
CONTRLER L'EFFICACIT DE LA POLITIQUE
VRIFIER le respect des consignes
EFFECTUER quotidiennement une tourne SHE sur site
- EFFECTUER des audits SHE sur le site, en particulier sur les chantiers
- ANALYSER les dysfonctionnements SHE
PARTICIPER la tenue jour des statistiques et la publication du rapport annuel duCHSCT(E)
CORRIGER
TIRER LES ENSEIGNEMENTS des erreurs passes pour viter qu'elles ne sereproduisent
INITIER les actions correctives ncessaires suite tout dysfonctionnement SHE
DIRIGER / COORDONNER la lutte contre les sinistres.
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3 - MISSIONS
Les diffrents objectifs d'un service SHE peuvent tre traduits, d'une autre manire, en missions :
Missions d'un service SHE
RECHERCHE
OPRATIONNELLE
Campagnes de scurit
Lutte contre l'incendie Vrification et contrles des installations, matriels et produits Entretien des quipements et moyens de protection 1er secours et vacuation des blesss Respect des organismes lgaux
Analyse les accidents et les conditions de travail
labore des statistiques "techniques"
Participe aux programmes de prvention
Gre la documentation technique et rglementaireet assure une veille rglementaire
Sur la conception et modification des installations
Participe l'laboration des consignes de scurit et des procdures
Participe l'laboration des plans de prvention
Le service mdecine du travailLes services ou directions de l'tablissementLes organismes extrieurs de prventionLes reprsentants du personnel au CHSCTLes organismes d'tatLes associations de riverains
AccueilFormationConfrences
FONCTIONNELLEOU DE CONSEIL
LIAISON AVEC
D SE
C 20
31 A
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4 - EXEMPLES D'ACTIONS D'UN SERVICE SHE
a - Actions prventives
PROCDURES
rglement personnel (manuel de scurit)
rglement et slection des entreprises extrieures
consignes SHE
procdure / comit de scurit / autorisation de travail
MOTIVATION SENSIBILISATION
information / formation
campagne : concours - affiches - film - intranet
exercices
comit scurit
TUDE - RALISATION DE TRAVAUX POUR DIMINUER LES RISQUES
suggestions / conseils
tudes de danger - tudes d'impact
visite priodique
audits
b - Actions curatives
PROTECTION DES INSTALLATIONS
plans d'urgencePOIPPIalerte la bombe
moyens agents scuritquipe de 1er secourspompiers,
LUTTE CONTRE LE FEU ET LES POLLUTIONS
_ plans d'action 1re urgence / 2me urgenceprotection civileconfrresorganismes tiers
matriel circuit eau incendiemulseursvhiculesinstallations fixesdtecteursmatriel de lutte contre la pollution
AA 11
2005 ENSPM Formation Industrie - IFP Training
02102_A_F
7
5 - ORGANISATION HIRARCHIQUEDI
RECT
ION
D SEC 2030 A
Bure
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ration
AA 11
2005 ENSPM Formation Industrie - IFP Training
02102_A_F
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IV - RLE DE L'INGNIEUR PRVENTION SHE
1 - POSTE
ASSURER ET FAIRE APPLIQUER la prvention ncessaire afin d'liminer les risquesd'accident de toute nature.
CONTRLER et SIGNALER toute situation ou tout procd contraire au rglementintrieur et aux dispositions lgales sur la scurit et l'hygine / sant au travail,l'environnement.
INFORMER, INSTRUIRE, ENTRANER les quipes de lutte contre l'incendie et risquesenvironnementaux pour dvelopper les connaissances du personnel en fonction dumatriel dispos sur le site.
2 - RESPONSABILITS
- ORGANISER et PLANIFIER le travail du service entre ses diffrents membres.
COORDONNER le travail et la gestion du personnel.
- CONTRLER le travail excut.
_ ASSURER la veille technologique et rglementaire dans le domaine SHE.
RECEVOIR les reprsentants ou fournisseurs d'quipement de protection ou de luttecontre les risques ou incidents SHE.
TENIR les quipes d'intervention parfaitement entranes et les matriels en excellenttat.
CONTRLER et SURVEILLER la formation du personnel dans le domaine SHE.
_ ASSURER par dlgation de la Direction les relations avec l'administration de tutelle.
3 - PROFIL ET QUALITS REQUISES
Voir document A1 - Application A
AA 11
2005 ENSPM Formation Industrie - IFP Training
SE PRO - 00549_A_F - Rv. 4 21/03/2005
I - PRESSION RGNANT DANS UNE CAPACIT ....................................................................... 1
1 - Capacit pleine de gaz ................................................................................................................. 12 - Capacit contenant une phase liquide et une phase vapeur ....................................................... 13 - Capacit pleine de liquide ............................................................................................................ 4
II - CONSQUENCES DUN APPORT OU DUN RETRAIT DE CHALEUR UN CORPS........... 5
1 - Apport de chaleur ......................................................................................................................... 52 - Retrait de chaleur ....................................................................................................................... 133 - Vaporisation dun liquide par dtente ......................................................................................... 15
III - COUPS DE BLIER ................................................................................................................ 19
1 - Description du phnomne ........................................................................................................ 192 - Effets de coups de blier et prvention...................................................................................... 21
ANNEXES
Courbes de tension de vapeur de quelques hydrocarbures .................................................................. 23Courbe de tension de vapeur de leau................................................................................................... 24Courbes de tension de vapeur de quelques composs chimiques ....................................................... 25Variation de la densit de quelques liquides avec la temprature ........................................................ 26
AA 33RISQUES LIS AUX PRODUITS
DANGERS LIS AU COMPORTEMENT DES FLUIDES
Scurit dans les Oprations
2005 ENSPM Formation Industrie - IFP Training
Ce document comporte 27 pages
00549_A_F
1
I - PRESSION RGNANT DANS UNE CAPACIT
1 - CAPACIT PLEINE DE GAZ
t
PRESSION = CHOCSDES MOLCULES
D M
EQ 3
008 A
Pression dans une capacit pleine de gaz
Un gaz est constitu de molcules quipeuvent se dplacer librement les unespar rapport aux autres et qui sontsoumises une agitation incessante etdsordonne.
Ces molcules sont toutes identiquesdans le cas d'un corps pur et elles sont deplusieurs espces dans le cas d'unmlange.
L'agitation des molcules provoque de multiples chocs contre les parois. Les forces pressantes quien rsultent s'appliquent sur toute la surface interne du ballon et crent donc une pression.
Cette pression exerce par le gaz dpend du nombre de chocs par unit de surface(Pression = Force/Surface) et est donc fonction :
du nombre de molcules de gaz, c'est--dire de la quantit de gaz enferme dans leballon
de la surface offerte aux chocs, c'est--dire des dimensions du ballon ou appareillagecontenant le gaz
- de l'agitation des molcules qui augmente avec la temprature
2 - CAPACIT CONTENANT UNE PHASE LIQUIDE ET UNE PHASE VAPEUR
Quand dans un quipement quelconque, non reli latmosphre, il y a coexistence et contact dedeux phases liquide et vapeur la mme temprature et la mme pression, on dit que les deuxphases sont lquilibre liquide-vapeur.
a - Corps pur
Pour un corps pur donn, la prsence simultane de ces deux phases suppose des conditions tellesque leur point reprsentatif dans le diagramme pression-temprature soit sur la courbe de tension devapeur de ce corps pur.
La pression absolue, dans l'quipement, est la tension de vapeur du corps pur la temprature destockage.
t
PRESSION = TENSION DE VAPEUR DU CORPS PUR
D M
EQ 3
008
B
Pression dans une capacit contenant une phase liquide et une phase vapeur
AA 33
2005 ENSPM Formation Industrie - IFP Training
00549_A_F
2
En effet chaque corps pur possde une courbe de tension de vapeur qui dlimite, dans le diagrammepression-temprature, deux zones comme reprsent ci-dessous.
- une zone liquide gauche de la courbe (conditions P1 et t1 par exemple)- une zone vapeur droite de la courbe (conditions P2 et t2 par exemple)
Pression COURBE DE TENSION DE VAPEUR
P1
P3
P2
Temprature
D TH
009 D
t1 t2
EtatVAPEUR
EtatLIQUIDE
L +
V
t3
L
V
Courbe de tension de vapeur
Sur la courbe elle-mme (conditions P3 et t3 par exemple) il y a coexistence des deux phases liquideet vapeur
Les planches en annexe prsentent les courbes de tension de vapeur de quelques corps purs.
titre dexemple on a reprsent ci-dessous une sphre contenant du propane liquide et gazeux latemprature de 20C.
Propanegazeux
Propaneliquide
TV20C3
20C
20C
P P
Courbe de tension devapeur du propane
t D SEC
009 A
Pression dans une sphre de propane
La condition dquilibre liquide-vapeur tant ralise, puisquil y a coexistence des deux phases, la
pression P rgnant dans le ballon est la tension de vapeur du propane 20C, que lon note TV20C3
.
AA 33
2005 ENSPM Formation Industrie - IFP Training
00549_A_F
3
Labaque en annexe permet den lire la valeur :
P = TV20C3
= 8,2 atm
La courbe de tension de vapeur dun corps pur permet donc de connatre la pression rgnantdans une capacit contenant ce corps lquilibre liquide-vapeur, une temprature connue etceci quel que soit le niveau de liquide.
b - Mlange
Si l'on considre un ballon dans lequel un mlange est l'quilibre liquide-vapeur, la pression Prgnant dans le ballon est appele tension de vapeur du liquide la temprature considre.
t
PRESSION = TENSION DE VAPEUR DU MLANGE
D ME
Q 30
08 C
Pression dans une capacit contenant un mlange l'quilibre liquide-vapeur
Dans un tel ballon, une augmentation de temprature provoque la vaporisation partielle immdiate duliquide; on dit que celui-ci est son point de bulle. Par contre, une diminution de tempratureprovoque la condensation partielle immdiate de la vapeur, on dit que celle-ci est son point derose.
AA 33
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00549_A_F
4
3 - CAPACIT PLEINE DE LIQUIDE
La pression nest pas une proprit du liquide mais dpend de la machine qui a gnr la pression (engnral une pompe), des systmes de rgulation de pression et des systmes de protection dont estquipe la capacit.
PP
V1 ferm en premierV2 ferm en second
V2 ferm en premierV1 ferm en second
P = Pression AtmosphriqueP = Presse de refoulement de la pompe dbit nul
V2 V2(F - 2) (F - 1)En service En service
V1(F - 1) V1(F - 2)
D CH
3001
A
Pression dans une capacit pleine de liquide
AA 33
2005 ENSPM Formation Industrie - IFP Training
00549_A_F
5
II - CONSQUENCES D'UN APPORT OU D'UN RETRAIT DE CHALEUR A UN CORPS
1 - APPORT DE CHALEUR
Un apport de chaleur un corps peut avoir les deux consquences suivantes :
- augmenter la temprature du corps sans changement d'tat physique, mais entranerune dilatation
- provoquer la changement d'tat physique du corps, ce qui signifie vaporisation pour unliquide
a - Apport de chaleur sans changement d'tat
Capacit pleine de gaz
La pression augmente. Elle varie approximativement comme la temprature absolue du gaz qui estmesure en Kelvin (K = C + 273).
Les risques encourus sont faibles.
Capacit pleine de liquide
Tout liquide tend se dilater quand la temprature augmente; il y a une expansion thermique.
Cette caractristique entrane des risques car l'lvation de temprature d'un liquide emprisonn dansun rcipient peut par expansion thermique entraner des surpressions considrables capables derompre tous les quipements non protgs, ce liquide tant incompressible.
Dans le cas d'un ballon en acier plein d'eau 20C, une lvation de temprature de 30C entraneune pression de l'ordre de 180 bars, soit en moyenne 6 bars/C d'lvation de temprature. Auxtempratures plus leves le gradient d'lvation de pression est encore plus grand car la dilatationde l'eau est plus leve.
Ceci est illustr par le schma ci-dessous :
20C 50C 75C 105C
0 175 490 960D
SEC
012 A
bar rel
volution de la pression dans une capacit pleine deau liquide
AA 33
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00549_A_F
6
Le graphique ci-dessous montre dans un rcipient plein de gaz liqufis, sans phase gazeuse,llvation de pression approximative en fonction de llvation de temprature, en ngligeant lesvariations de volume du rcipient.
10
20
30
40
50
60
70
80
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Pression (bar rel)
lvation detemprature
(C)
D SE
C 01
3 A
valuation de la pression dans une capacit pleine de gaz liqufis
Sil existe un ciel gazeux au-dessus du liquide, lors de llvation de temprature, cette phase vapeurest dabord comprime et la pression lintrieur du rservoir slve plus lentement.
Mais lorsque le liquide a occup, aprs dilatation, tout le volume du rcipient, la pression crot denouveau brutalement.
Ces risques peuvent apparatre en particulier dans une capacit isole (telle que sphre, camion-citerne, wagon-citerne, ballon, bouteille dchantillons, ) par lvation de la temprature ambiante.
On ne doit donc jamais remplir une capacit afin qu'il subsiste un ciel gazeux permettant la libredilatation du liquide par lvation de temprature.
La temprature maximale de rfrence pour des conditions normales de stockage en France est de50C.
Elle est prise 40C si lquipement est muni dun pare-soleil (exemple : wagon et camion-citerne).
Compte tenu de ce qui prcde la rgle couramment utilise est qu'il subsiste un ciel gazeux aumoins gal 3 % du volume total du rcipient quand le liquide est 50C.
La quantit maximale du produit que peut contenir un rservoir se calcule donc en masse.
AA 33
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00549_A_F
7
Application :
Quelle est la quantit maximale de propane pur 20C que lon peut introduire dans une sphre de1000 m3 ?
Volume total de la sphre :
Ciel gazeux minimal 50C :
Volume liquide maximal 50C :
Masse volumique du propane 50C : 445 kg/m3
Masse maximale de propane stock :
Masse volumique du propane 20C : 500 kg/m3
Volume maximal de propane 20C :
Il en est ainsi pour une bouteille de propane ou de butane commercial qui nouvellement remplie un ciel gazeux de 15 % 15C environ. Celui-ci subsiste 50C (3 % minimum).
GPLcommerciaux
15 % 3 %
15C 50C
D SE
C 01
9 D
Surveiller les niveaux : dans les sphres en particulier, se souvenir que le volume nest pasproportionnel au niveau.
Attention aux capacits laisses pleines aprs les preuves hydrauliques.
Ces risques concernent aussi une tuyauterie isole. Laugmentation de temprature du produit parla soleil peut entraner des ruptures de joints et/ou mme de la tuyauterie, ou tout au moinsempcher louverture de robinet-vanne opercule.
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00549_A_F
8
Il faut prendre lune des prcautions suivantes :
- laisser dcolle une vanne vers une capacit- si des soupapes dexpansion thermique sont prvues, veiller ce quelles ne soient pas
isoles
Vannecadenasse
ouverteO
F F
BAC
D S
EC 0
14 A
DN 20(3/4")(CO)
DN 25 (1")
Soupape d'expansion thermique sur bac de stockage
D M
EQ 3
009
A
Soupape d'expansion thermique sur transfert de liquide
AA 33
2005 ENSPM Formation Industrie - IFP Training
00549_A_F
9
Application :
Calculer la quantit de propane pur vacue par une soupape dexpansion thermique place sur uneligne isole soumise une lvation de temprature.
Avec :
- ligne : longueur 100 m diamtre nominal 4 (DN 100) section de passage : 82,1 cm2- temprature initiale : 20C- temprature finale : 40C
sur les changeurs, s'il n'existe pas de soupape d'expansion thermique : ne jamais isolerle fluide froid si le fluide chaud est en service.
Fluide chaud
D M
TE 1
041
B
NE JAMAIS ISOLER LE FLUIDE FROID,
SI LE FLUIDE CHAUDEST EN SERVICE
Fluide froid
Prcaution d'exploitation sur un changeur
AA 33
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00549_A_F
10
Capacit lquilibre liquide-vapeur
Tant quil subsiste un ciel gazeux, la pression augmente avec lvation de temprature conformment la courbe de tension de vapeur du corps concern.
Lexemple ci-dessous permet dobserver laugmentation de pression avec la temprature dans unesphre de pur.
20 C
D SE
C 01
5 A
50C
bar rel. bar rel.
Les pressions qui en dcoulent sont moins importantes que dans le cas prcdent etnengendrent gnralement pas de risques particuliers.
Nanmoins il faut tenir compte de cette proprit physique lors de toute opration inhabituelle :dtournement de produit, dmarrage, conditions climatiques inhabituelles,
b - Apport de chaleur avec changement d'tat
La vaporisation du liquide s'accompagne :
- d'une consommation d'nergie appele chaleur latente de vaporisation- d'une augmentation trs importante de volume
Dans le cas de l'eau : 100C et la pression atmosphrique, l'eau donne un volume de vapeurenviron 1600 fois plus grand que son volume l'tat liquide. Aussi l'eau qui entre accidentellementdans une installation, si elle est vaporise par un produit chaud, peut occasionner une rupture del'installation.
On comprend donc que les surpressions puissent se produire dans des quipements lors de lavaporisation de quantit mme faible d'eau si le volume offert la vapeur n'est pas suffisant.
Le risque de surpression augmente bien entendu avec la temprature.
Il peut y avoir destruction de l'quipement intrieur et mme clatement.
AA 33
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00549_A_F
11
Ainsi dans un bac de stockage :
- lors de la rupture dun serpentin dans un bac de stockage de produits rchauffs, on setrouve en prsence dun dbordement avec moussage (FROTH-OVER). Cest la mise enbullition deau dans un produit chaud, non en feu
PV
VAPEUR
CONDENSAT
T > 100C
D SE
C 01
6 A
- lors dun feu dans le rservoir on peut rencontrer :
une mulsion en surface avec dbordement par prsence deau provenant delarrosage ou de la mousse (SLOP OVER)
une vaporisation dans la masse (BOIL OVER) provoque par le produit qui, enbrlant, cre une onde de chaleur qui se dplace vers le fond du rservoir etprovoque lbullition de leau libre situe en fond de bac
D SE
C 30
00 A
Fractions lgresremontant
Fractions lourdescoulant
Fractions lgresdistillantes
Ondes de chaleur
Eau libreou en mulsion
Phnomne de boil-over
AA 33
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00549_A_F
12
Le produit enflamm, projet dans les airs, gnre une vritable boule de feu.
D SEC
018 A
Rupture dun bac de stockage lors d'un boil-over(toit sans soudure frangible)
En opration, les prcautions suivantes sont prendre :
contrle de l'absence deau dans les coulages vers les bacs de stockage traitant desproduits chauds non aqueux
purge en point bas dans les tuyauteries et les capacits de stockage o peutsaccumuler de leau
drainage complet de leau rsiduelle aprs des preuves dtanchit hydraulique avanttout dmarrage des units risques
vrification de labsence deau dans les rservoirs de vidange (ft, tonne vide, )avant ladmission de produit chaud
vrification du bon fonctionnement des purgeurs sur les lignes de vapeur deau pourviter les "marteaux d'eau".
Vapeur
Condensats
PV
D SE
C 02
1 A
pas dutilisation de la vapeur deau dans les serpentins de rchauffage de rservoir destockage contenant des produits stocks une temprature suprieure 80-90C.
AA 33
2005 ENSPM Formation Industrie - IFP Training
00549_A_F
13
2 - RETRAIT DE CHALEUR
Un retrait de chaleur a les consquences inverses :
diminution de la temprature du corps sans changement dtat physique aveccontraction par augmentation de la masse volumique
changement dtat physique, ce qui signifie :
condensation pour une vapeur solidification pour un liquide
Dans les deux cas, une mise sous vide est craindre si la capacit considre est isole.
Elle sera nanmoins bien plus importante lors de condensation de vapeur. Il peut y avoir dformationet mme implosion du matriel.
Les exemples ci-dessous illustrent ce risque.
F
120C
retraitde
chaleur
F
F F
50C
eau
Mise sous vide d'un rcipient sous pression
D SE
C 03
0 A
Mise sous vide dun bac de stockage
AA 33
2005 ENSPM Formation Industrie - IFP Training
00549_A_F
14
Les accidents les plus frquents sur les quipements isols se produisent lors derefroidissement inopins (pluie, baisse de la temprature extrieure, ) :
- par condensation de la vapeur deau lors de manuvre de dgazage ou de dsaration- par condensation de la vapeur deau contenue dans lair (bac de stockage, silos, )- pendant le transport de produits chauds
Les prcautions ncessaires sont les suivantes :
- mettre les vents et les purges lair libre sil ny a pas de risque de mlange explosif, etvrifier quils ne sont pas bouchs
- maintenir une lgre surpression par :
laddition dun corps pur lger (exemple : propane dans butane) du gaz inerte du gaz de chauffe
- vrifier le bon fonctionnement des soupapes de respiration double effet sur les bacs destockage
Les risque existe aussi dans une capacit contenant un corps lquilibre liquide-vapeur.
En effet, selon la temprature certains corps ont une tension de vapeur infrieure la pressionatmosphrique.
Dans le cas du n-butane pur, ceci est illustr par lexemple dessous :
D SE
C 12
23 B
20 C 0 Cn. Butane
gazeuxn. Butane
l'quilibre
Bar rel. Bar rel.
volution de la pression dans un wagon-citerne de butane
Par temps froid pour viter la mise sous vide, il peut tre ncessaire de pressuriser les capacits(sphre, wagons-rservoirs, habituellement en pression).
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3 - VAPORISATION DUN LIQUIDE PAR DTENTE
a - Risques de givrage
Lors dune vaporisation par baisse de pression dans une vanne, il ny a pratiquement pas dchangethermique avec le milieu ambiant.
La chaleur latente ncessaire la vaporisation du liquide est prise au liquide lui-mme. La baisse detemprature qui en dcoule amne en prsence dhumidit, un givrage au point de dtente et peutcrer des blocages par le gel de leau ou par la formation dhydrates.
3
21D
SEC
024 A
Lors dune prise dchantillon de gaz liqufispour permettre en cas dincidents chaquevanne soit manuvrable :
ouvrir dans lordre, les robinets 1puis 2
lorsque la prise est termine, fermer 2puis 1
dcomprimer le flexible en ouvrant 3 dcomprimer la ligne entre 1 et 2 en
ouvrant 2, puis fermer 2
Ceci est bien entendu aussi valable pur unepurge de gaz liqufis.
b - Formation dhydrates
Hydrates d'hydrocarbures
Les hydrates sont des structures cristallines qui peuvent se former lorsquon met deshydrocarbures et de leau en prsence dans certaines conditions.
Il est admis que les hydrates sont des inclusions de molcules de gaz dans les espaces laisss libresdans un rseau cristallin de molcules deau avec de faibles liaisons chimiques entre le gaz et leau.
Deux types dhydrates ont t mis en vidence :D
CH 30
00 A
H
H
H
H
H
HH
H
H H
HH
H
HH
Molcules d'Hydrocarbures
Rseau cristallin de molcules d'eau Exemple de structure cristallined'un hydrate (propane)
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- le premier intressant les molcules de faibles tailles (mthane, thane, thylne) avecpour formules :
CH4 7,6 H2O C2H6 7,6 H2O
- le second relatif aux molcules plus grosses (propylne, propane, isobutane)comportant 17 molcules deau
Les tailles des molcules au-del du n-butane sont trop importantes pour permettre la pntrationdans une cavit du rseau cristallin de sorte que les homologues suprieurs au butane ne peuventdonner lieu des formations dhydrates.
Les hydrates sont des solides de couleur blanche qui peuvent revtir diffrents aspects (neige, givre,cristaux ou arborescences) et dont la densit est denviron 0,98.
Les tempratures de formation des hydrates dpendent de la pression et de lhydrocarbure concernet peuvent tre largement situes au-dessus de 0C.
Le diagramme ci-dessous reprsente les domaines de formation dhydrates ou deau libre pourquelques hydrocarbures :
-5 0 5 10 15 20 300,5
0,60,70,80,9
1
2
3
4
5
678910
20
30
40
5060
708090
100
n-butane
Isobutane
Propane
thane
Mthane
Pression
ZONE DE FORMATIOND'HYDRATES
0C TempratureTemprature (C)
atm
C
D TH
008 B
Eau liquide+
HC liquide
Eau liquide+
vapeur d'HC
Eau s
olide
+
vape
ur d'H
C
Domaine de formation des hydrates
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Ces tempratures nont bien entendu aucun rapport avec les tempratures de solidification deshydrocarbures rsumes dans le tableau ci-dessous.
Constituants Temprature desolidification (C)
Mthane 182,5
thane 183
Propane 187
Isobutane 159,4
thylne 169,4
Propylne 185,4
Lorsque l'hydrate se dcompose, il y a libration du gaz contenu dans le rseau cristallin.
Ex : 164 cm3 de mthane gazeux par cm3 d'hydrate solide.
Autres hydrates
Il peut y avoir formation d'hydrates avec d'autres gaz tels que le gaz carbonique, l'hydrogne sulfur, lechlore, le brome.
Gaz Hydrate / Formule Couleur
CO2 CO2 / 7,6 H2O Blanchtre
H2S H2S / 5,07 H2O Jauntre
Cl2 Cl2 / 5,75 H2O Lgrement color
Br2 Br2 / 10 H2O Rougetre
Risques lis aux hydrates
Les hydrates occupent un volume important tant donn leur faible masse volumique.
Ils sont capables de boucher en partie ou en totalit les quipements tels que lignes, filtres,robinetterie,
Ils peuvent s'accumuler dans les changeurs, se dposer dans les machines tournantes enentranant un balourd du rotor gnrateur de vibrations.
Ladhrence aux parois et la duret du bloc dhydrates est telle quaucun moyen mcanique normal dedbouchage ne peut tre mise en uvre.
Seul le rchauffage (ex : lance vapeur) s'avre efficace.
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Pour viter ces risques il faut :
diminuer la teneur en eau dans le gaz (ex : 0,01 % 15C dans le propane)
injecter du mthanol, avide d'eau
c - Fuite latmosphre de gaz liqufis sous pression
Lors dune fuite de gaz liqufis sous pression il y a dtente brusque de la pression interne durcipient pression atmosphrique et donc vaporisation instantane dune partie du gaz liqufilibr.
La partie non vaporise scoule en nappes circulaires et se vaporise lentement grce aux apportsthermiques de lenvironnement (conduction et convection avec le sol ou de leau, rayonnement solaire,temprature ambiante, ).
Le phnomne est diffrent dans le cas dun gaz liqufi cryognique stock la pressionatmosphrique puisque la vaporisation instantane napparat pas, le produit libr se rpand sur lesol, formant une nappe qui se vaporise peu peu.
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III - COUPS DE BLIER
1 - DESCRIPTION DU PHNOMNE
Un coup de blier est une brusque variation de pression et a pour cause une brutale variation dedbit :
fermeture / ouverture de robinets
dmarrage / arrt de pompe (en particulier distance)
Dans une tuyauterie o circule du liquide, une fermeture brusque de vanne ne bloque pasimmdiatement toute la masse de liquide se trouvant dans la tuyauterie. Ce liquide encore enmouvement vient scraser sur la face amont de lopercule de la vanne en produisant uneaugmentation de pression et de la mme faon, la pression en aval de la vanne chute brutalement.
Amont Aval
AvalAmont D SEC
025 A
Cette surpression (ou dpression) localise sur une petite longueur va se dplacer sous forme duneonde le long de la conduite ( la vitesse du son dans le liquide 1 km/s) jusqu ce quelle rencontreun obstacle qui la fait repartir dans lautre sens.
On cre ainsi un mouvement de va et vient de surpression et de dpression qui diminue avec le tempsgrce aux frottements qui amortissent le mouvement.
La valeur de la surpression atteinte est fonction de la vitesse de fermeture de la vanne. Une formulesimplifie permet destimer cette surpression.
P = surpression en barL = longueur de la tuyauterie en mt = dure de la fermeture de la vanne en s
P = L . (V1 V2)
t . 50
v1 = vitesse du produit ligne en service en m/sv2 = vitesse aprs fermeture vanne = 0 m/s
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Application :
Calculer la surpression atteinte dans le cas suivant :
Dbit =Diamtre tuyauterie =Longueur de la tuyauterie =Temps de fermeture de la vanne =
50 100 150 200 250 300 350 400
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
D SE
C 03
2 A
Vites
se en
m/se
c.
DN 50
Srie
F - 2
" Sch
40
DN 80
Srie
F - 3
" Sch
40
DN 10
0 Sri
e F - 4
" Sch
40
DN 12
5 Srie
F - 5"
Sch 40
DN 150
Srie F
- 6" Sch
40
DN 200 S
rie F - 8" S
ch 40
DN 250 Srie F
- 10" Sch 40
DN 300 Srie F - 12"
Sch 40
DN 400 Srie F - 16" Sch 40
Dbits en m3/h
Relation vitesse-dbit dans une conduite en fonction du diamtre
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2 - EFFETS DE COUPS DE BLIER ET PRVENTION
Les coups de blier par la surpression ou la dpression quils occasionnent peuvent tre la cause dechocs et de ruptures dlments de tuyauterie (en particulier en plastique o les phnomnes sontfrquents) ou de pices mcaniques : joints, corps de pompe, boulonnerie de brides, clapets,
Pour prvenir ces incidents, deux solutions peuvent se prsenter :
- la non cration du coup de blier- la surpression de la variation de pression par un quipement appropri
viter le coup de blier
Lamplitude de la surpression dpend essentiellement de la vitesse de variation du dbit. Il suffit doncde sattacher ne produire que des variations lentes du dbit.
Il est ainsi recommand de :
dmarrer une pompe vanne de refoulement ferme darrter une pompe aprs avoir ferm la vanne de refoulement douvrir ou fermer les robinets manuels progressivement (attention aux vannes 1/4 tour) de prvoir des temps raisonnables d'ouverture / fermeture des robinets motoriss de remplir lentement une canalisation vide
vanne ouverte brusquement
Air
Vanne ferme
Impact du front du liquide = surpression D SEC
026 A
Coup de blier l'ouverture d'une vanne
Se prmunir contre les coups de blier
Il est cependant trs difficile dviter tous les coups de blier :
un arrt brutal de pompe nest pas souvent prcd par la fermeture de la vanne derefoulement
les automatismes de chargement crent systmatiquement des coups de blier
Des quipements de protection peuvent tre prvus :
soit pour amortir les coups de blier par exemple avec une capacit antipulsatoire
soit pour se protger contre des surpressions occasionnelles importantes par exemple avecune soupape ou un disque dclatement.
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Pour viter la dissolution du gaz dans le liquide, on utilise des bouteilles membranes de type Olaer.La pression de gonflage est fonction des caractristiques du circuit. Une bouteille ne peut amortirquune seule frquence.On n'est donc pas protg dans le cas d'une pompe vitesse variable
Vessie
Gazcomprim
Orifice degonflage
D SE
C 02
7 B
Ouvert
Bouteille anti-pulsatoire de type Olaer Clapet Neyric sur rseau d'eau incendie
Systmes de protection contre les surpressions et les dpressions
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23
0
1020
3040
5060
7080
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180
190
200
-19
0
-20
0 1
23456789 10
20 1515
304050
123456789 1020304050
-18
0-17
0-16
0-15
0-14
0-13
0-12
0-11
0
-10
0
010
020
0-20
0-10
0-90
-80
-70
-60
-50
-40
-30
-20
-10
D PPC 010 A
n-He
ptane
Mthane
Ethyln
e
Ethan
e
Propyl
nePro
pane
isoBu
tane
n-Bu
tane
isoPe
ntane
n-Pen
tane
n-Hex
ane
Pres
sion (
Atm)
COUR
BES
DE TE
NSIO
N DE
VAPE
UR
DE Q
UELQ
UES H
YDRO
CARB
URES
(Origi
ne q
uatio
n d'A
ntoin
e)
Tem
pra
ture
(C)
0,10,20,30,40,50,60,70,80,9
0,10,20,30,40,50,60,70,80,9
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24
0,150 100 150 200 250 300 350 400
Temprature (C)
0,2
0,3
0,4
0,50,60,70,80,9
1
2
3
4
56789
10
20
30
40
5060708090
100
200
300
400
500
D TH
018 E
Pres
sion (b
ar)
Pointcritique
221,29 bar
374,15 C
C
COURBE DE TENSION DE VAPEUR DE L'EAU DE 50 C AU POINT CRITIQUE
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25
0,05 -1
30
D TH
1005
A
-12
0-11
0-10
0-90
-80
-70
-50
-60
-40
-30
-20
-10
010
2030
4050
6070
8090
100
110
120
130
140
150
160
170
180
190
200
210
220
230
240
250
-13
0-12
0-11
0-10
0-90
-80
-70
-50
-60
-40
-30
-20
-10
010
2030
4050
6070
8090
100
110
120
130
140
150
160
170
180
190
200
210
220
230
240
250
0,06
0,07
0,08
0,09
0,10,20,30,40,50,60,70,80,9123456789102030405060708090100
150
0,05
0,06
0,07
0,08
0,09
0,10,20,30,40,50,60,70,80,9123456789102030405060708090100
150
NH3
CO2
BF3
HCI
Cl2
CCl4
BrF3
HF
Tem
pra
ture (
C)
COURBES DE TENSION DE VAPEUR DE QUELQUES COMPOSS CHIMIQUES
Origine quation d'Antoine
Pression (bar)
PT
PT
PTPT
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VARIATION DE LA DENSIT DE QUELQUES LIQUIDESAVEC LA TEMPRATURE
Nom FormuleDensit d
-80C -60C -40C -20C 0c 20C 40C 60C 80C 100C 150C 200C
Actaldehyde C2H4O 0,78
Actate de butyle C6H12O2 0,882
Actate d'thyle C4H8O2 0,901
Actone C3H6O 0,855 0,832 0,811 0,791 0,765 0,74
Acide actique C2H4O2 1,049 1,028 1,003 0,98 0,96
Acide formique CH2O2 1,221 1,192 1,169
Acrylonitrile C3H3N 0,806
Anhydride actique C4H6O3 1,082
Benzne C6H4 0,879 0,858 0,836 0,815 0,793 0,731 0,661
Butane n-butane C4H10 0,674 0,658 0,640 0,621 0,601 0,579 0,555 0,528 0,500 0,488
isobutane 0,605 0,584 0,559 0,534 0,505
Chlore (liquide) Cl2 1,571 1,522 1,448 1,411 1,348 1,279 1,203 1,113
Chlorobenzne C6H5Cl 1,13 1,108 1,087 1,065 1,04 1,02 0,96 0,896
Chloroforme CHCl3 1,64 1,60 1,56 1,52 1,48 1,43 1,40 1,36 1,32 1,21 1,06
Chlorure de mthyle CH3Cl 1,101 1,067 1,031 0,997 0,960 0,921 0,881 0,837 0,790 0,733
Chlorure de mthylne CH2Cl2 1,49 1,455 1,42 1,385 1,35 1,318 1,28 1,248 1,212 1,175 1,06 0,90
Chlorure de vinyle C2H3Cl 1,06 1,03 1,00 0,975 0,945 0,915 0,88 0,845 0,80 0,745 0,51
Cyclohexane C6H12 0,78 0,76 0,74 0,72
Dithylne glycol C4H10O3 1,135 1,122 1,107 1,091 1,075 1,06 1,02
thanol C2H6O2 0,855 0,835 0,82 0,806 0,789 0,765 0,745 0,736 0,716 0,645 0,50
thylne glycol C2H6O2 1,127 1,113 1,098 1,083 1,069 1,054 1,017 0,974
Formaldhyde CH2O 0,815
Fron 22 CHClF2 1,512 1,465 1,411 1,350 1,285 1,213 1,133
Furfural C5H4O2 1,16
Glycrine C3H8O3 1,263 1,251 1,237 1,224 1,21 1,17 1,132
Mthanol CH4O 0,880 0,862 0,845 0,827 0,810 0,792 0,774 0,755 0,736 0,714 0,646 0,563
Mercure Hg 13,64 13,60 13,55 13,50
Nitrobenzne C6H3NO2 1,203 1,182 1,163 1,142 1,122 1,071 1,018
Oxyde d'thylne C2H4O 0,95 0,92 0,891 0,864 0,834 0,804 0,78 0,75 0,63
Propane (liquide) C3H8 0,624 0,603 0,579 0,556 0,530 0,502 0,469 0,433
Soufre fondu S 1,80 1,78 1,76
Styrne C8H8 0,907
Tetrachl. de carbone CCl4 1,67 1,63 1,585 1,545 1,505 1,46 1,42 1,31 1,18
Tolune C7H8 0,960 0,942 0,923 0,905 0,886 0,868 0,849 0,830 0,811 0,791 0,739 0,679
Trichlorthylne C2HCl3 1,60 1,57 1,535 1,50 1,465 1,43 1,395 1,36 1,33 1,24 1,13
Ure (fondue) CH4N2O 1,335
m-xylne 0,885 0,866 0,851 0,833 0,814 0,793 0,738 0,68
Xylne o-xylne C8H10 0,91 0,881 0,865 0,846 0,83 0,812 0,764 0,708
p-xylne 0,861 0,84 0,823 0,805 0,786 0,738 0,682
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PP DIV - 02082_A_F - Rv. 1 03/03/2005
I - FORMATION DES COMBUSTIBLES FOSSILES..................................................................... 1
1 - Formation des hydrocarbures ...................................................................................................... 12 - Formation du charbon .................................................................................................................. 4
II - GISEMENT ................................................................................................................................ 5
1 - Formation d'un gisement .............................................................................................................. 52 - Caractristiques d'un gisement .................................................................................................... 83 - Connaissance d'un gisement ....................................................................................................... 94 - Mcanismes de drainage d'un gisement.................................................................................... 10
III - FORAGE PTROLIER ............................................................................................................ 12
1 - Architecture d'un forage ............................................................................................................. 122 - Trpans ...................................................................................................................................... 133 - Fluide de forage ......................................................................................................................... 144 - Tubage et cimentation................................................................................................................ 155 - Obturateurs de scurit.............................................................................................................. 156 - Plate-forme de forage (Rig)........................................................................................................ 167 - Cas particulier des forages marins (offshore) ............................................................................ 178 - Forages complexes .................................................................................................................... 18
IV - QUIPEMENTS D'UN PUITS ................................................................................................. 18
1 - Production naturelle ................................................................................................................... 182 - Production active...................................................................................................................... 193 - Tte de puits............................................................................................................................... 21
V - INSTALLATIONS DE SURFACE ............................................................................................ 22
1 - Traitement du ptrole brut .......................................................................................................... 222 - Traitement du gaz ...................................................................................................................... 233 - Traitements dans les stations satellites...................................................................................... 25
BB 11 -- 00INFORMATION AMONTFORMATION - EXPLORATION ET PRODUCTION DES GISEMENTS
Information Amont - Aval - Transport
2005 ENSPM Formation Industrie - IFP Training
Ce document comporte 26 pages
Ingnieurs enScurit Industrielle
02082_A_F
1
I - FORMATION DES COMBUSTIBLES FOSSILES
Les termes de "combustibles fossiles" font rfrence aux hydrocarbures ptrole brut et gaz naturel ainsiqu'au charbon.
1 - FORMATION DES HYDROCARBURES
a - Formation du krogne
La formation des hydrocarbures est l'aboutissement d'un long processus de sdimentation de lamatire organique (plusieurs millions d'annes).
Sur notre plante des organismes vivants meurent en permanence. Ces organismes sont composspour l'essentiel de carbone, hydrogne, oxygne et azote sous forme de molcules complexes.
la mort de ces organismes, les molcules complexes se dcomposent en molcules plus simples(CO2 par exemple) qui sont pour la plus grande partie recycles rapidement par la biosphre.
Toutefois, une faible partie (moins de 1 %) de la matire organique se dpose et est entrane vers lefond des mers et ocans :
soit par processus alluvionnaire provenant de l'rosion des continents : charge terrigne
soit par dpt de la matire organique provenant des ocans eux-mmes (plancton) :charge allochimique.
D PP
C 10
75 B
Animaux etvgtaux
Charge trrigne+ organique
Charge allochimique+ organique
Couches endcomposition
12
3
Mcanisme de sdimentation
BB 11 -- 00
2005 ENSPM Formation Industrie - IFP Training
02082_A_F
2
Les sdiments minraux en formation contiennent donc une part plus ou moins forte de matireorganique qui s'y trouve pige.
Dans le sdiment, la quantit d'oxygne libre est faible et rapidement consomme par l'oxydation d'unepartie de la matire organique. On se retrouve donc rapidement dans un milieu dpourvu de O2 libreappel milieu anarobie.
Dans ce milieu, la transformation se fait grce l'action des bactries anarobies qui utilisent l'oxygneet l'azote contenus dans les molcules organiques, laissant ainsi le carbone et l'hydrogne qui peuventalors se combiner pour former de nouvelles molcules : les hydrocarbures.
Cette premire transformation par les bactries transformation biochimique conduit la formationd'un compos solide appel krogne dissmin sous forme de petits filets dans le sdiment minralappel roche-mre.
ce stade, des atomes de carbone et d'hydrogne s'unissent afin de former une molcule simple, lemthane (CH4). Ce gaz qui se forme dans les couches suprieures du sdiment est appel mthanebiochimique car il est le produit d'une dgradation biochimique.
Matire organique CH4 + H2Odgradationbiochimique
De plus, les bactries sont galement responsables de la formation d'hydrogne sulfur (H2S) pardgradation des sulfates dissous dans l'eau.
b - Formation de l'huile et du gaz
Formation du krogne
Formation des hydrocarbures
Enfouissement et pyrolyse
Filet de krogne
Filet d'hydrocarbures
Roche mre
D PP
C 12
71 A
Par suite des mouvements trs lents de la crote terrestre, les sdiments senfoncent et la tempratureainsi que la pression ambiantes augmentent.
Le krogne va alors subir une dgradation thermique phnomne de pyrolyse conduisant lapparition de molcules d'hydrocarbures de plus en plus complexes.
Ce phnomne provoque galement une expulsion deau et de CO2 plus ou moins importante selon laquantit initiale doxygne.
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La roche-mre doit tre suffisamment impermable afin que le temps de sjour du krogne soitsuffisamment long pour que le phnomne de pyrolyse ait lieu.
Les phnomnes conduisant la transformation du krogne vont dpendre des conditions detemprature et de pression et donc de la profondeur denfouissement.
1000
0
2000
3000
4000
0 20 40 60 80Hydrocarbures gnrs (%)
KROGNE
Dgradation thermique
C
Dgradation biochimique O-N > soustraction
Fentre
huile
Fentre
gaz
(mthane biochimique)
Rsidu de carbone
MATIRE ORGANIQUE C-H-O-N
H-C
Profondeur(m)
Huile
Gaz
D PP
C 12
72 A
Formation de lhuile et du gaz
partir de 1000 m la dgradation thermique prend le pas sur la dgradation biochimique.
Entre 1000 et 2000 m le krogne se transforme en huile (ptrole brut) pour l'essentiel,avec une petite partie de gaz.
Entre 2000 et 3000 m , le krogne produit un maximum dhuile. Cest la "fentre huile.
Au-del de 3000 m, la fraction de gaz devient plus forte car le phnomne de pyrolyse estplus important et conduit une dgradation de lhuile produite. Cest la fentre gaz.
La formation dhuile (ptrole but) s'accompagne pratiquement toujours de formation de gaz en plus oumoins grande quantit selon les conditions de la transformation thermique qui sest produite.
Dans la zone de la fentre huile, il peut galement y avoir formation dhydrogne sulfur lors de ladgradation thermique du krogne. Ce compos peut aussi tre obtenu par un phnomne derduction des sulfates par les hydrocarbures.
La formation des hydrocarbures partir du krogne est un processus extrmement lent stalant surdes millions dannes.
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De plus, la quantit dhydrocarbures forms reprsente une trs faible part de la masse totale dekrogne.
MASSE KROGNE TERRESTRE`1016 tonnes
GAZHUILE
(ptrole brut) CHARBON3.1011 tonnes
(0,003% du krogne)3.1011 tonnes
(0,003% du krogne)1013 tonnes
(0,1% du krogne) D PPC
1273
A
Production des combustibles fossiles partir du krogne
2 - FORMATION DU CHARBON
Le charbon est une varit de krogne forme partir de vgtaux suprieurs (arbres,fougres, etc.).
Laccumulation importante de ces vgtaux dans des conditions anarobies (zone de grandsmarcages) provoque l'apparition dun krogne dont la proportion est majoritaire par rapport la partieminrale, contrairement ce qui se passe pour la formation des hydrocarbures.
Lors de la sdimentation, llimination des parties volatiles (hydrogne, oxygne et azote) provoquentune concentration du carbone.
Tourbe (50 % C)
Marcage
Lignite (72 % C)
D PP
C 12
74 A
Houille (85 % C)ENFOUISSEMENT
Anthracite (93 % C)
Formation du charbon
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Le premier stade de la sdimentation conduit la tourbe. Puis, leffet de pyrolyse d lenfouissementconduit progressivement au lignite (70 % de C), la houille et finalement lanthracite (> 90 % de C).
Comme pour les autres krognes, la formation du charbon saccompagne galement de formationdhuile et de gaz (le redout mthane ou grisou).
II - GISEMENT
Pour que les hydrocarbures soient exploitables, il faut que des quantits significatives dhuile ou de gaz soientaccumules dans des zones de taille limite.
Ce sont les conditions que lon trouve dans les gisements.
1 - FORMATION DUN GISEMENT
Lors de la formation de lhuile et du gaz partir du krogne, les gouttelettes dhydrocarbure sontdissmines dans la roche-mre et ne pourraient pas tre exploites si des phnomnes de migrationet de concentration ne staient pas produits.
a - Processus de migration
Gouttelettesd'hydrocarburesdissimines
Gouttelettesd'hydrocarbures
en transitPtrole Particules
Roche-mre Roche-rservoirMigration
D PP
C 12
75 A
Migration des hydrocarbures
Quand la pression du gaz form lors de la pyrolyse du krogne en profondeur devient suffisante pourvaincre limpermabilit de la roche-mre, elle permet une migration des fractions liquide et gazeuse travers les pores de la roche-mre.
On dit que les hydrocarbures sont expulss de la roche-mre et subissent une migration primaire.
Ils entament alors une migration secondaire vers le haut en tant transports, essentiellement, sousleffet de la pression de leau travers une roche permable.
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Lors de leur remonte, les hydrocarbures sont arrts par une couche impermable, se concentrentdans les pores de la roche permable et forment une accumulation : la roche sappelle alors roche-rservoir.
Couverture
Indice de surface
Migration primaire
Migration secondaire
Couvertur
e
Roche rs
ervoir
Roche-m
re
D PP
C 12
76 A
11
2
2
2
1
Migration des hydrocarbures
b - Formation d'un pige
La migration des hydrocarbures se fait grce au dplacement de leau dans les formations rocheuses.En effet, les eaux souterraines se trouvent non seulement dans les couches superficielles maisgalement en grande profondeur o elles circulent trs lentement. Ce sont elles qui en migrantentranent les gouttelettes dhydrocarbures.
D PP
C 10
76 A
Cristaux de roche
Ptrole contenantdu gaz dissous
ROCHE DE COUVERTURE
EAU
EAU EAU
EAU ROCHE POREUSECONTENANT DU PETROLE
ROCHE POREUSECONTENANT DU PTROLE
ET DU GAZ DISSOUS
ROCHE POREUSECONTENANT DU GAZ
IMPERMABLE (ANTICLINAL)
POINT DE FUITE
Reprsentation microscopiquede roche-rservoir
Formation de gisement dans les roches-rservoirs
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Le schma ci-dessus dcrit une situation commune et recherche o le pige constitu par la roche-rservoir est situ au sommet de plis anticlinaux o alternent roches permables (roches-rservoirs) etroches impermables (roches de couverture).
On trouve galement dautres situations propices la formation de piges :
couche permable coince sous des couches impermables dans un biseau form par ledplacement de couches la faveur dune faille
Roche impermablede couverture
Eau
Pige associ une faille
Roche rservoir de gazRoche rservoir d'huile
D PP
C 12
77 A
lentilles sableuses contenues dans des couches impermables
piges associs des dmes de sel impermables
Eau
Pige associ un dme de sel
Roche impermablede couverture
Dme de selimpermable
Roche rservoir de gazRoche rservoir d'huile
D PP
C 12
77 B
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c - Autres situations
Une roche-rservoir tanche et ancienne peut tre prise dans le mouvement des plaquesterrestres et donc subir un enfouissement. De ce fait, le ptrole contenu dans la roche-rservoir est soumis une nouvelle pyrolyse par effet de la temprature augmentant avec laprofondeur. Dans ce cas, leffet de pyrolyse va produire du gaz et un rsidu lourd sousforme de bitumes.
Lenfouissement dune roche-rservoir de ptrole peut donc conduire la formation dungisement essentiellement gazier en gnral situ plus en profondeur quun gisementptrolier.
Si aucune couche impermable narrte la migration des hydrocarbures, ceux-ciparviennent au niveau du sol. Sous leffet des bactries, les hydrocarbures sont dgrads,perdant leurs fractions volatiles et aboutissent la formation de bitumes.
Ces gisements de surface sont connus depuis lAntiquit et ont en particulier servi pourassurer ltanchit des navires en bois ainsi que des btiments.
Actuellement, la plus grande accumulation connue au monde est constitue par les sablesbitumineux de lAthabasca au Canada.
On trouve galement des schistes dits bitumineux qui sont en fait constitus de rocheset de krogne nayant pas subi de pyrolyse.
Il sagit donc plus de combustibles fossiles assimilables des charbons.
2 - CARACTRISTIQUES DUN GISEMENT
Une roche-rservoir est caractrise par trois paramtres principaux qui vont dterminer sa potentialit produire des hydrocarbures :
la porosit est le rapport entre le volume des pores et le volume total de la roche.
On sintresse particulirement la porosit utile, cest--dire lensemble des porescommuniquant entre eux et avec lextrieur.
Les roches-rservoirs ont des porosits trs variables en gnral comprises entre 5 % et25 %.
la permabilit qui caractrise laptitude de la roche laisser scouler les hydrocarbures travers ses pores. Plus la permabilit est faible, plus lcoulement sera difficile.
Il est noter quune faible permabilit est moins gnante dans un gisement gazier quedans un gisement dhuile du fait de la plus faible viscosit du gaz
la saturation qui mesure la nature des fluides occupant les pores de la roche-rservoir.
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Saturation Valeurs types
Se = saturation en eau 10 % < Se < 100 %
Sh = saturation en huile 0 % < Sh < 85 %
Sg = saturation en gaz 0 % < Sg < 90 %
avec Se + Sh + Sg = 100 %
Valeurs types des caractristiques dun gisement
3 - CONNAISSANCE DUN GISEMENT
Afin de dterminer les sites possibles la formation de gisements, on fait appel la gologie et lagophysique (gravimtrie, magntomtrie, sismique) de faon rechercher :
les zones o ont t rassembles les conditions favorables la formation dhydrocarbures(roches-mres)
les zones de migration et de pigeage des hydrocarbures ainsi forms.
Si la gologie et la gophysique permettent de dterminer les sites favorables, les techniques actuellesne permettent pas de connatre la nature du fluide pig dans la roche-rservoir (qui est souvent deleau).
Il est donc ncessaire de procder des forages dexploration afin de mieux connatre legisement au moyen de :
diagraphies (mesures continues des caractristiques : densit, rsistivit, nature desdbris, etc., des couches traverses lors du forage)
carottage qui permet de remonter en surface un chantillon de la roche tudier
diagraphies aprs forage laide dappareils de mesure descendus dans le puits lextrmit dun cble (proprits lectriques, radioactives, acoustiques, etc.)
essais de puits afin de dterminer la pression en fond de puits ainsi que la permabilit dela roche-rservoir aux abords du puits. Cet essai permet galement par chantillonnage dedterminer la viscosit du fluide et sa composition.
Ces analyses permettent alors de dterminer la structure du gisement ainsi que les quantitsdhydrocarbures rcuprables et donc de prendre une dcision conomique quant lexploitation dugisement.
Il faut en moyenne 5 6 forages dexploration pour un puits productif.
Les tailles et rserves rcuprables des gisements varient considrablement dun site lautre. Il y aactuellement dans le monde quelques 30 000 gisements commerciaux dont 400 sont considrscomme gants et contiennent 60 % des rserves.
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4 - MCANISMES DE DRAINAGE DUN GISEMENT
Le drainage est lensemble des mcanismes qui provoquent le dplacement des fluides lintrieur dela roche-rservoir vers le puits de forage.
On distingue :
le drainage naturel dun puits le drainage assist
a - Mcanisme de drainage naturel (drainage primaire)
De faon gnrale, le taux de rcupration pour le gaz est bien suprieur celui de lhuile du fait de lacompressibilit du gaz et de sa facilit dcoulement.
En moyenne on obtient les taux de rcupration suivants :
75 % pour le gaz 30 % maximum pour lhuile
La rcupration naturelle des hydrocarbures partir de la roche-rservoir met en uvre plusieursmcanismes, principalement :
expansion monophasique du gaz et de lhuile : ce mcanisme est efficace pour le gazpar suite de sa compressibilit. Par contre, il lest peu pour lhuile (quelques pour cent)
expansion du gaz dissous dans lhuile : quand la pression du gisement baisse, il y adsorption et expansion du gaz
_ expansion du gaz situ au-dessus du gisement dhuile, le volume dhuile pomp tantcompens par lexpansion du gaz accumul en partie suprieure du gisement (gas-cap)
Drainage naturel rsultant de la pressiondu gaz et de l'eau du gisement
Expansion du gaz
Huile + gazvers sparateur
D ME
Q 16
40 B
Expansion de la nappe aquifre
migration de la nappe aquifre : l'eau de la nappe prend la place de lhuile dans les poresde la roche-rservoir. Ce mcanisme et assez efficace car la faible viscosit de leau facilitesa pntration dans les pores de la roche.
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b - Drainage assist (secondaire et tertiaire)
Afin damliorer le taux de rcupration de lhuile contenue dans un gisement au-del de ce qui estimpos par drainage naturel, on met en uvre des mcanismes de drainage assist.
Le drainage assist se fait par injection dnergie au moyen de puits annexes situs proximit despuits producteurs. Il permet daugmenter le taux de rcupration de lhuile denviron 10 %.
Pour les rservoirs de faible volume et de structure adapte, on utilise les mcanismes suivantspour amliorer le drainage de la roche-rservoir :
drainage secondaire : injection deau ralise dans la nappe aquifre situe sous legisement dhuile ou injection de gaz au-dessus du gisement : on provoque un drainagevertical du rservoir
drainage tertiaire : injection de vapeur d'eau ralise dans la roche-rservoir enparticulier pour les rservoirs dhuile lourde. Injection de produits chimiques (mulsionseau/huile/tensioactifs, solutions de polymres dans leau)
D ME
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41 A
Drainage secondaire : augmentation de la pressionde leau au sein du gisement par injection deau
Drainage tertiaire : rendement dexploitation amliorpar injection de vapeur ou dadditifs chimiques
Eau Eau
Huile + gaz vers sparateur Huile + gaz vers sparateurVapeur Vapeur
Drainage assist du rservoir
Pour les rservoirs de grand tendue, on injecte de leau et/ou du gaz par des puits injecteurssitus au centre de carrs constitus par les puits producteurs : on provoque ainsi un drainageradial du rservoir
: Puits producteur : Puits injecteur
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C 12
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Vue de dessus dun drainage radial de rservoir
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III - FORAGE PTROLIER
Le forage constitue ltape essentielle pour linstallation de puits permettant la rcupration deshydrocarbures contenus dans la roche-rservoir.
La profondeur des forages varie considrablement selon les sites de quelques centaines de mtres plusieurs milliers de mtres.
Les premiers forages raliss ont t effectus partir de la terre ferme sous forme de puits verticaux.
Depuis lors, les techniques ont considrablement volu :
forages marins plus ou moins grande profondeur (offshore)
forages dirigs permettant datteindre des rservoirs situs sous des zones peuaccessibles
forages complexes permettant damliorer le taux de rcupration des hydrocarbures
1 - ARCHITECTURE DUN FORAGE
Dans la plupart des cas, un forage est compos de trois parties :
une colonne de surface de quelques centaines de mtres destine retenir les terrains desurface et protger la nappe phratique
la colonne intermdiaire qui peut atteindre plusieurs milliers de mtres
finalement la colonne de production situe dans la partie ptrolifre et lintrieur delaquelle sera install le tube de collecte des hydrocarbures.
Diamtre duforage 24 " Forage en
17" 1/2
Tubeguide
Forage en12" 1/4
Tubage13" 3/8
Tubage9" 5/8
Ciment
Forage en8" 1/2
Colonne desurface
(-1000 m)
Colonne deintermdiaire
(-3500 m) Colonne deproduction(-5000 m)
Forage en6 "
D ME
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Exemple d'architecture dun forage
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Les premiers forages ont t effectus selon la technique du battage au moyen dun lourd trpansuspendu un cble. Cette technique adapte aux forages de faible profondeur dans des terrains bienconsolids est dsormais remplace, sauf exception, par la technique du forage rotatif (rotary drilling).
La technique du forage rotatif consiste utiliser un trpan dispos lextrmit des tiges de forage etque lon fait tourner. Le forage se ralise sous laction combine du poids sur le trpan (plusieursdizaines de tonnes) et de sa rotation (200 tr/min).
2 - TRPANS
Les trpans molettes (ou tricnes) sont constitus de trois molettes dentes en acier trs dur.
Un filetage permet de visser le trpan sur la tige de forage.
Les orifices dinjection du fluide de forage sont situs dans laxe du trpan ou sur les cts de loutilsous forme de jets.
Pour les terrains trs durs, on utilise des trpans tte diamante dun prix de revient trs lev (5 foisle prix d'un trpan classique).
La dure de vie des trpans est fonction des terrains traverss mais est en gnral dune centainedheures. Le changement dun trpan ncessite la remonte de lensemble des tiges de forage.
La vitesse de progression dun forage est galement fonction des terrains traverss et est de lordre dequelques mtres par heure.
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33 A
Exemple de trpans
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3 - FLUIDE DE FORAGE
Afin dvacuer tous les dbris de roches arrachs par le trpan, on emploie la technique du fluide deforage (ou de curage) qui consiste injecter un fluide lintrieur des tiges de forage qui remonteensuite dans lespace annulaire entre le trou lui-mme et les tiges de forage.
Retour fluide deforage + dbris
Tige de forage
Injection fluide deforage
Puits
Trpan D M
EQ 17
29 B
vacuation des dbris par le fluide de forage
Le fluide ou boue de forage et constitu d'un mlange d'eau et d'argile (bentonite) 5/10 %.
Le fluide de forage a des rles multiples :
il sert remonter vers la surface les dbris de roche crs par le forage
il permet un refroidissement du trpan et le nettoyage continu du front de taille
il empche les boulements grce la pression du fluide sur les parois du puits
il retient galement les fluides sous pression contenus dans les roches en vitant ainsi leurintrusion dans le puits
Le dbit du fluide de forage est assur depuis la surface au moyen de pompes boue d'un dbit de 50 150 m3/h, ncessaire pour avoir une vitesse suffisante de remonte des boues dans l'espaceannulaire.
La qualit du fluide de forage fait galement l'objet d'un contrle constant de densit et de viscosit.
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4 - TUBAGE ET CIMENTATION
Afin de maintenir le puits en tat lors de la production des hydrocarbures, il convient d'effectuer untubage ralis rgulirement au fur et mesure de l'avancement du forage.
Les tubes sont visss les uns aux autres et sont descendus dans le puits, celui-ci tant plein de bouede forage.
Un mlange eau + ciment est ensuite envoy l'intrieur des tubes et refoul dans l'espace annulaireentre la paroi du puits et le tubage.
Aprs durcissement du ciment (12 24 h), on peut continuer la suite du forage.
Cette opration de cimentation a principalement pour rle :
de fixer le tubage aux roches environnantes
de stabiliser le puits avant poursuite du forage
d'viter la corrosion du tubage
de supporter le tubage qui reprsente un poids important
de maintenir les fluides forte pression contenus dans les roches environnantes
5 - OBTURATEURS DE SCURIT
Si la pression hydrostatique exerce par le fluide de forage est insuffisante pour maintenir en place lesfluides sous pression contenus dans les roches, il y a un risque de voir apparatre une ruption libred'hydrocarbures avec ventuellement inflammation au niveau de la tte de puits.
Pour viter cet incident on place en tte de puits un ensemble de vannes particulires appelesobturateurs de scurit (Blow Out Preventer : BOP) ou blocs d'obturation du puits.
On met en place un jeu de deux ou trois obturateurs dont la fermeture est commande hydrauliquementet pouvant supporter des pressions de 200 700 bar.
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6 - PLATE-FORME DE FORAGE (RIG)
La plate-forme de forage runit l'ensemble du matriel permettant le forage d'un puits.
Aire de travail
Table de rotation
Systmedentranement de
table de rotation
Tige dentranementTte dinjectionPalan
Bac boues
Tiges de forage
Tiges de forage
Pompe dinjectiondu liquide de curage
Moteurs diesel
Blocs dobturationdu puits
Blocs dobturationdu puits
D ME
Q 16
32 A
Plate-forme de forage rotatif
On distingue principalement :
un derrick permettant le levage et la manuvre des tiges de forage qui se prsentent partronons d'une dizaine de mtres
un treuil permettant le levage des tiges de forage. Le treuil entrane un cble passant parune poulie fixe situe au sommet du derrick puis par un palan mobile sur lequel est fix lecrochet de levage.
La mesure de la tension du cble permet de connatre tout moment le poids des tiges deforage suspendues au crochet. Par exemple, pour 1000 m de forage le poids est d'environ30 tonnes
une table de rotation (Rotary table) entrane par moteur permet de faire tournerl'ensemble tiges et trpan.
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La premire tige est toujours une tige de section carre (Kelly) qui vient s'engager dans unlogement de mme section de la table de rotation et provoque ainsi le mouvement del'ensemble
des bassins boues (trois ou quatre) de capacit unitaire de quelques dizaines de m3
des pompes boues, pompes volumtriques pouvant refouler des pressions de 200 350 bar et permettant l'injection du fluide de forage l'intrieur des tiges de forage
les obturateurs de scurit (BOP) situs en tte de puits.
7 - CAS PARTICULIER DES FORAGES MARINS (OFFSHORE)
Les forages marins utilisent les mmes principes que les forages terrestres avec toutefois destechnologies beaucoup plus complexes.
Jusqu 500 m
Plate-forme flottante semi-submersiblePlate-forme fixe Navire de forage
Plus de 1000 m
Jusqu300 m
D ME
Q 16
34 A
Installations de forages marins
Selon la profondeur d'eau, les installations de forage sont disposes :
sur une plate-forme autolvatrice pour une profondeur jusqu' 100 mtres environ.
Cette plate-forme repose sur le fond marin au moyen de jambes dont la longueur estrglable. La plate-forme est situe une vingtaine de mtres au-dessus du niveau de l'eau.
L'avantage de cette plate-forme est qu'elle peut tre dplace
sur une plate-forme fixe pour une profondeur jusqu' 300 mtres environ.
Dans ce cas, la plate-forme est fixe au fond marin au moyen de piles en acier. Ce type deplate-forme est fixe
sur une plate-forme semi-submersible comportant des flotteurs immergs maintenus aumoyen de lignes d'ancre. Ce type de plate-forme, peu sensible au mouvement de la houle,peut tre install jusqu' une profondeur de 500 mtres environ
pour des profondeurs plus importantes, on utilise des navires de forage maintenus enplace soit par des ancres, soit par des hlices auxiliaires.
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8 - FORAGES COMPLEXES
Ces forages dmarrent toujours par un puits vertical qui est ensuite dvi afin d'atteindre les roches-rservoirs (la dviation peut aller jusqu' l'horizontale).
On fore galement des puits multidrains, ou multibranches, permettant d'atteindre plusieurs rservoirs partir du mme forage.
Puits horizontaux
Puits multidrainsPuits multibranches 3 D
Puits trajectoires complexes 3 D
D PP
C 12
79 A
Forages complexes
IV - QUIPEMENT D'UN PUITS
Les puits productifs sont classifis en fonction du mcanisme utilis pour extraire les hydrocarburesdepuis le rservoir jusqu' la surface : extraction ruptive naturelle ou extraction active.
Les puits des rservoirs gaziers produisent naturellement.
Les puits de ptrole liquide peuvent produire naturellement mais peuvent galement ncessiter uneextraction active afin de maintenir un dbit d'huile suffisant.
1 - PRODUCTION NATURELLE
La production naturelle d'un puits ne peut se faire que si la pression dans la roche-rservoir estsuprieure la pression rsultant de la hauteur hydrostatique du puits.
Par exemple pour un brut "moyen" de densit d = 0,860 et une profondeur de puits de 2000 m, lapression dans la roche-rservoir devra tre suprieure environ 200 bar afin d'assurer une productionnaturelle.
De plus, au fur et mesure que la pression baisse, du gaz dissout dans l'huile se vaporise et forme desbulles au sein du liquide, ce qui facilite la production naturelle.
Ce phnomne a toutefois ses limites car si la quantit de gaz dsorb devient trop importante, seule lapartie gaz arrive la surface, la partie huile restant au fond : dans ce cas, il faut avoir recours laproduction active.
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Tubage du puits
Dispositif d'tanchit (Packer)Pression hydrostatique (hauteur du puits)
Roche-rservoir
GAZ
HUILE
Sparateur
Rseau de collecte
Pressiontte de puits
Dbit huile + gaz
D ME
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30 A
Principe de la production naturelle d'un puits
2 - PRODUCTION ACTIVE
Il existe plusieurs mthodes de production active. Seules les plus frquentes sont dcrites ci-aprs.
a - Extraction par pousse de gaz (gas lift)
Cette mthode consiste recrer le principe de la production naturelle en diminuant la pressionhydrostatique au fond du puits.
Pour cela, on injecte du gaz dans l'espace annulaire entre le tubage du puits et la colonne deproduction. La colonne de production est munie d'orifices permettant au gaz de passer l'intrieur de lacolonne de production et ainsi d'allger la colonne de liquide vers la surface (vannes de gas lift).
la sortie du puits, le gaz est spar de l'huile, recomprim et rinject dans le puits. Ce procdpermet d'extraire plusieurs milliers de m3 par jour.
Tubage du puits
Dispositif d'tanchit (Packer)Vanne de gas-lift
Rglage dudbit de gaz
Roche-rservoir
GAZ
HUILE
Sparateur
Rseau de collecte
Pressiontte de puits
Dbit huile + gaz
GAZ
D ME
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30 B
Principe de l'extraction par pousse de gaz (gas-lift)
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b - Extraction par tige de pompage (Sucker rod pumping)
C'est la mthode la plus utilise.
Une pompe balancier imprime un mouvement alternatif une tige l'extrmit de laquelle est fix untube plongeur. Ce tube plongeur se dplace dans un corps cylindrique install au fond du puits.
Tube plongeur et corps cylindrique sont munis de clapets bille. chaque mouvement alternatif, letube plongeur se remplit d'huile qui est ensuite vacue dans la colonne de production vers la surface.
Ce procd, quoique trs utilis, limite toutefois la production d'un puits de 200 300 m3 par jour. Deplus le dbit possible diminue fortement avec la profondeur requise. De 250 m3/j 750 m on chute 25 m3/j 3000 m.
D ME
Q 16
40 D
Exploitation avec pompe piston plongeur
Huile + gazvers sparateur
Principe de l'extraction par tige de pompage (Sucker rod pumping)
Corpscylindrique
Colonnede
production
Tubeplongeur
ClapetmobileClapet
fixe
Ferm
Ouvert Ferm
Ouvert
Positionbase
Positionhaute
D ME
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Principe de fonctionnement du tube plongeur
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c - Pompage par pompe centrifuge immerge
Une pompe centrifuge multitage est immerge au fond du puits.
Le moteur lectrique est aliment depuis la surface par un cble lectrique.
Ce procd permet un dbit de plusieurs centaines de m3 par jour.
3 - TTE DE PUITS
La tte de puits est l'lment essentiel assurant la scurit du puits. Elle doit pouvoir supporter lapression maximale des hydrocarbures dbit nul.
FMC
FMC
Chapeau de tte "tree cap"Vanne de curage
Vanne latrale de production
Vannematressesuprieure
Vanne matresseinfrieure
Croix de circulation
Porteduse
Olive de suspension du tubing
Vanne latrale d'accsd'espace annulairetubing-casing D M
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Rseau de collecte
Assemblage de la tte de puits
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La tte de puits assure plusieurs rles :
elle supporte le poids de la colonne de production
elle doit assurer l'tanchit entre le tubage du puits et la colonne de production et l'accs l'espace annulaire entre tubage et colonne
elle doit permettre l'accs la colonne de production pour raliser des travaux souspression (oprations d'entretien)
elle permet le rglage du dbit d'hydrocarbures
La tte de puits se prsente comme un assemblage assez complexe d'lments permettant d'assurerles fonctionnalits dcrites ci-dessus.
De par sa forme, la tte de puits est souvent appele "Arbre de Nol" (Christmas Tree).
V - INSTALLATIONS DE SURFACE
Les hydrocarbures issus des puits de production ne peuvent pas tre vendus tels quels aux diffrentsutilisateurs. Ils doivent subir un certain nombre de traitements sur le champ de production afin de rpondreaux spcifications de qualit souhaites par les clients.
1 - TRAITEMENT DU PTROLE BRUT
Un gisement de ptrole brut produit un mlange d'hydrocarbures lourds et lgers sous forme liquide etgazeuse auquel peuvent s'ajouter des constituants gazeux non hydrocarburs (tels que de l'azote, dugaz carbonique, de l'hydrogne sulfur, ) de l'eau plus ou moins sale, ventuellement des solides.
Les traitements consistent :
stabiliser le brut en le sparant de la phase gaz
liminer l'eau, le sel et les sdiments au moyen d'une installation de dessalage
Gaz Gaz
Stabilisation
ComptagePTROLE BRUT
DU PUITS
Eau dedessalage
Eau, selsdiments
Brut stabilis+ eau
Dessalage Sparation BRUT VERSSTOCKAGE
TRAITEMENTDU GAZ
lectrodes
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Traitement du ptrole brut sur champ de production
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Les traitements effectus peuvent tre rsums de la faon suivante :
le brut est envoy dans des sparateurs successifs ou dans une colonne de faon provoquer le dgazage des hydrocarbures lgers ainsi que la dcantation de l'eau. Lebrut ainsi obtenu est dit stabilis
l'effluent gazeux est trait pour une utilisation sur le champ producteur (puits injecteur) oupour expdition
le brut stabilis est ensuite mlang de l'eau douce et trait dans un dessaleur.
Dans le dessaleur, l'eau dissout le sel et entrane les sdiments par gravit.
La sparation gravitaire est en gnral facilite en provoquant dans le dessaleur un champlectrique lev au moyen d'lectrodes
le brut dessal subit ensuite un dgazage final avant expdition vers le stockage. Il estensuite export par navire ou pipe-line
Lors de l'expdition du ptrole brut et de sa rception dans une raffinerie, certaines analyses de qualitsont particulirement vrifies :
la teneur en eau et sdiments (ou BSW : Basic Sediment and Water)(valeurs habituelles BSW < 0,1 % 1 %)
la salinit (Salt content)(valeurs habituelles Salinit < 40 80 mg/l chlorure de sodium)
la densit
D'autres paramtres comme la tension de vapeur, la viscosit, le point d'coulement sontgalement importants pour dterminer le mode de stockage et la facilit de pompage.
La teneur en H2S est aussi importante pour des raisons de scurit.
2 - TRAITEMENT DU GAZ
Comme pour le ptrole brut, le gaz, la sortie du puits, peut tre accompagn :
de vapeur d'eau ou mme d'eau liquide
des constituants non hydrocarburs : azote, gaz carbonique, hydrogne sulfur
des particules solides